Los compuestos químicos de los seres vivos son también llamados Biomoléculas o Principios inmediatos.

Los elementos se combinan en los seres vivos dando moléculas.

Las combinaciones químicas son consecuencia de la característica de los átomos por la cual su energía es mínima con el último orbital completo.

NA	Elemento	Orbitales	Valencia	Disposición espacial	Electro negatividad	E de ionización *
1	H	1S1	1		2.1	313
6	C	1S2 2S2 2P2	4	Con 4 enlaces sencillos: tetraedro 109.5º Con un enlace doble y dos sencillos: plano a 120º Con dos dobles enlaces o un triple enlace y otro sencillo: lineal a 180º	2.5	260
7	N	1S2 2S2 2P3	3	Con tres enlaces sencillos: 109º Con un doble enlace y uno sencilo 120º	3.0	336
8	O	1S2 2S2 2P4	2	109º-105º en agua	3.5	314
16	S	1S2 2S2 2P6 3S2 3P4	2		2.5	239
15	P	1S2 2S2 2P6 3S2 3P3	5	Con 4 enlaces: tetraedro 109.5º	2.1	254
11	Na	1S2 2S2 2P6 3S1	+1	Iónico	0.9	119
19	K	1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S1	+1	Iónico	0.8	100
12	Mg	1S2 2S2 2P6 3S2	+2	Iónico	1.2	176
20	Ca	1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2	+2	Iónico	1.0	141
17	Cl	1S2 2S2 2P6 3S2 3P5	-1	Iónico	3.5	300
* Kcal/g.mol

 

Geometría de los enlaces

Para los seres vivos es fundamental la forma de las biomoléculas

La forma de las biomoléculas está determinada por la geometría de sus enlaces y la posibilidad o no de giro

En enlaces covalentes la geometría viene determinada por los orbitales implicados en el enlace

Geometría de enlaces covalentes

En enlaces iónicos y metálicos la geometría viene determinada por el tamaño relativo de los iones y la carga de los mismos

Geometría de enlaces iónicos y metálicos

Tipos de enlaces químicos

Los enlaces químicos dependen principalmente de la diferencia de electronegatividad entre elementos

Tipo de enlace	Elementos que lo presentan	Electrones en el enlace	Solubilidad	Temperatura de fusión
Covalente apolar	Elementos de electronegatividad parecida	Compartidos por igual por los elementos del enlace	Insoluble en líqidos polares	Baja en moléculas pequeñas Medio en moléculas grandes
Covalente polar	Elementos de diferente electronegatividad	Compartidos pero más cercanos al elemento más electronegativo	Soluble en líquidos polares	Más alto que las apolares
Iónico	Elementos de electronegatividad muy diferente	Los pierde el elemento menos electronegativo. Los toma el elemento más electronegativo	Soluble en líquidos polares	Muy alto
Metálico	Elementos muy poco electronegativos; metales.	Compartidos por todos los átomos	Insolubles	Variable según el tipo de metal

 

En las biomoléculas abundan los enlaces covalentes apolares y covalentes polares
También tienen importancia los grupos iónicos
Prácticamente son inexistentes moléculas con enlaces metálicos

En una misma molécula pueden poseer varios tipos de enlaces diferentes.
Esta característica es especialmente importante en fosfolípidos y proteínas

Principales enlaces químicos en los seres vivos
Enlace Longitud pm Energía KJ/mol C-C 154 347 C-H 110 414 C-O 143 360 C-N 147 305 O-H 97 464 N-H 100 389 O-N 136 222 C=C 134 611 C=O 120 736 C=N 128 615 C-S . . S-H 132 368	Enlace Longitud pm Energía KJ/mol H-H 74 436 O-O 145 142 O=O 121 498 O=N 120 590 N-N 145 163 N=N 123 418 N=.N 110 964 S-S . . S-O . . S=O . . P-O . . P=O . .

Grupos orgánicos
Metilo		R-CH3	Apolar
Etilo		R-CH2-CH3	Apolar
Metileno		R-CH2-R	Apolar
Hidroxilo		R-OH	Polar
Alcohol		R-CH2OH R-CHOH-R	Polar
Carbonilo		R-(C=O)-R	Polar
	Aldehido	R-CHO	Polar
	Cetona	R-CO-R	Polar
Carboxilo		R-COOH	Iónico -
Ácido Carboxílico		R-COO-	Iónico -
Amino		R-NH2	Iónico +
Amida		R-CO-NH2	Polar
Éster		R-CO-O-R	Enlace Ácido + Alcohol
Enlace Amida		R-CO-NH-R	Enlace Ácido + Amina
Sulfhidrilo		R-SH	Apolar
Tiol		R-CH2-SH	Apolar
Bisulfuro		R-S-S-R	Enlace de dos grupos sulhidrilo

Los compuestos iónicos están solo ligados por cargas. No hay unión estable entre los iones

Los compuestos covalentes tienen enlaces que mantiene los átomos unidos permanentemente (hasta que se produzcan reacciones químicas)

En determinadas circunstancias los enlaces polares pueden ioniozarse y los iónicos paras a polares.

Los enlaces sencillos tiene capacidad de giro

Los enlaces dobles o triples no tienen giros; determinan un plano

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Enlaces Intermoleculares

Las moléculas interaccionan entre sí por enlaces más débiles que los covalentes pero que són importantes para comprender su estructura y comportamiento

Atracción o repulsión entre cargas eléctricas de grupos iónicos

Puentes de Hidrógeno
H pequeño y con cierta carga + . Forma enlaces inestables con elementos con carga -

Enlace de Van der Waals
En moléculas grandes una puede inducir cargas opuestas en otra molécula grande próxima

Propiedades de los compuestos químicos

Dependen principalmente del tipo de sus enlaces y del tamaño de las moléculas

Algunas propiedades fundamentales de una molécula se pueden deducir de su fórmula con relativa facilidad

Solubilidad en disolventes polares
Aumenta con la cantidad de enlaces iónicos y polares.

Solubilidad en disolventes apolares
Aumenta con el número de enlaces apolares

Solubilidad disminuye en las moléculas de tamaño muy grande

Temperaturas de fusión y ebullición
Aumentan con el número de enlaces iónicos y polares y con el tamaño de las moléculas.

Variedad de compuestos en los seres vivos

Muchísimos compuestos diferentes en cada célula.

Casi todos orgánicos

Muchos son macromoléculas. Entre 5.000 a 50.000 tipos en un organismo

Diferentes en cada especie sobre todo ácidos nucléicos y proteínas

Más parecidos en especies próximas
Muchos iguales en la misma especie

En total se calcula que existen en la biosfera unas 10E10 - 10E12 proteínas diferentes y unos 10E10 ácidos nucléicos diferentes

La mayoría (en número) de los compuestos están formados por moléculas más sencillas.
Polímeros formados por monómeros.

Cada molécula tiene alguna función biológica. Las pequeñas, frecuentemente, varias.

No hay molécula sin función (Salvo pocas excepciones)

Los seres vivos tienen las mínimas moléculas posibles.
El motivo es que la evolución tiende al mínimo gasto posible; Economía celular

La mayoría de las biomoléculas formadas por los propios seres vivos

Los seres vivos son máquinas químicas a presión y temperatura constante. Pocas máquinas humanas trabajan así.

La información para formar las biomoléculas se encuentra en el ADN
(En humanos 6 x 10 E-12 g de información para todo)

Clasificación

Clasificación de los compuestos de los seres vivos
Inorgánicos	Agua
	Sales minerales
	Gases disueltos
Orgánicos	Glúcidos
	Lípidos
	Prótidos
	Ácidos nucleicos
	Otros